Óvakodj a “minden Elméletétől”
1931-re Kurt G XXL bebizonyította második hiányos tételét, amely kimondja, hogy egy formális logikai rendszer nem tudja bizonyítani magát következetes. Ez a tétel hideg vizet vet arra a végső képességre, hogy bizonyítsa a “minden elméletét”, amelyek divatossá váltak az elméleti fizikában. Ez azt jelenti, hogy minden tudományos elmélet hiányos.
Galileo Galilei túllépett a tiszta logika korlátain, és azzal érvelt, hogy minden fizikai elméletnek, amely azt állítja, hogy leírja a valóságot, olyan előrejelzéseket kell tennie, amelyek ellenállnak a kísérletek vizsgálatának. Kísérletileg például azt találta, hogy a nehéz tárgyak nem gyorsulnak fel gyorsabban, mint a gravitáció hatása alatt álló könnyű tárgyak, amint azt korábban gondolták. Ez az eredmény megalapozta Albert Einstein későbbi felismerését, miszerint a gravitáció nem erő, hanem a téridő görbülete, amelyre minden tesztobjektum ugyanúgy reagál.
Galileo alázaton alapuló diktuma az évek során megalapozta a modern fizika alapkövét. De úgy tűnik, hogy a fizikusok új kultúrája megkérdőjelezi a mögöttes szerepét. Például a kozmikus infláció elméletének úttörője, Alan Guth egy panelbeszélgetés során válaszolt arra a kérdésemre, hogy az infláció hamisítható-e, hogy ez az elmélet nem bizonyítható hamisnak. Azt állította, hogy ez egy matematikai keretrendszer, mint a gauge elméletek, amelyeknek érvényesnek kell lenniük, és a kísérletek szerepe csupán a rugalmas szabadságfokok rögzítése. Más szavakkal, az elmélet elég állítható ahhoz, hogy illeszkedjen az univerzummal kapcsolatos kísérleti adatokhoz.
de ha igen, akkor tekinthető-e az infláció olyan fizikai elméletnek, amely engedelmeskedik Galileo diktumának? Hogyan magyarázhatja egy elmélet az univerzum kezdetét, ha nem bizonyítható hamisnak néhány hipotetikus kísérleti adat? Mostanra már tudunk alternatív eredettörténetekről univerzumunk számára, ami arra utal, hogy az ősrobbanás előtt egy korábban összehúzódó szakasz visszapattanásán ment keresztül, vagy hogy valamilyen speciális kezdeti állapotból indult ki, amely a húrelmélethez kapcsolódik. Két tanulmányban, amit nemrég írtam a harvardi kollégámmal, Xingang Chennel és munkatársaival, azonosítottunk egy kísérleti tesztet, amely kísérleti bizonyítékokat tárt fel a kozmikus mikrohullámú háttérben, és alternatív forgatókönyveket támogathat az infláció modelljével szemben. Röviden, az inflációt Galileo diktumának teszi ki.
aligha ez lenne az első alkalom, hogy egy matematikailag zseniális elmélet nem képes megragadni a fizikai valóságot. Végül is az epiciklusok geocentrikus ptolemaioszi elmélete matematikailag vonzó volt, kerete pedig elég széles volt ahhoz, hogy leírja az összes bolygó mozgását az égen. De végül nem kedvelték a heliocentrikus newtoni gravitációs elmélethez képest, mert nagyszámú szabad paramétert igényelt, amelyeket minden bolygóra külön-külön kellett finomhangolni.
a tudománytörténeti tanulságok ellenére egyre népszerűbb az az elképzelés, hogy egyes fizikai elméleteket nem lehet megcáfolni, és absztrakt érvelés alapján lényegében igaznak kell lenniük. További példák közé tartozik a “multiverzum” hipotetikus létezése, az a feltételezés, hogy a valóság számítógépes szimuláció, az AdS/CFT alkalmazásai a való világhoz való megfelelés—amely nem ágyazódik be az anti-Sitter (AdS) térbe, hanem egy teljesen más geometria szinte de-Sitter terébe, vagy Stephen Wolfram új koncepciója a “minden elmélete.”Egy inspiráló kollokvium után, amelyet Wolfram éppen a Harvard fekete lyuk kezdeményezésén adott, eszembe jutott egy gondolat: Ha ez az elmélet egy elemi részecske számára a lehető legalacsonyabb tömeget jósolja, akkor asztrofizikai adatok alapján tesztelhetjük.
a Való Világ nem köteles követni tervrajzainkat, csak azért, mert matematikailag vonzóak vagy könnyebben megfogalmazhatók, mint valamilyen alternatíva. A legjobb példa erre a kvantummechanika, amelynek alapelvei minőségileg eltértek a klasszikus fizikától, de kísérletekkel kényszerítettek ránk. A kvantumelmélet megfogalmazása után Albert Einstein vitatkozott Niels Bohr váratlan, nem klasszikus értelmezése ellen, 1926-ban Max Born-nek írt levelében azzal érvelve, hogy “mindenesetre meg vagyok győződve arról, hogy nem kockát játszik.”A legújabb kísérletek bebizonyították, hogy Einstein intuíciója hamis.
az emberi kultúra tele van mítoszokkal. A tudomány célja az előzetes elméletek kijavítása a kísérleti ellenőrzés kulcsszerepének hangsúlyozásával. Mérsékelni kell az emberek természetes hajlamát arra, hogy vakon kövessék a népszerű feltételezéseket, mivel elvakítja tudományos látásmódunkat, és elnyomja a valóság megértésében való előrehaladást.
a matematikai szépség csodálatra méltó, de amikor megpróbáljuk kitalálni a valóságot, a bizonyítékokhoz képest a második helyre kell visszaminősíteni. A fizika párbeszéd a természettel—ötleteink kísérleti tesztelésével valósul meg, nem pedig monológ, amelyben megfogalmazzuk “mindenről szóló elméleteinket”, és babérjainkon pihenünk. Alázatosnak kell maradnunk, szem előtt tartva G. A. D. D. bizonyítékát, hogy minden matematikai rendszer logikailag hiányos, és Galilei meglátását, hogy a legtöbbjüknek talán semmi köze a valósághoz.